Ciência

Robô de abelha voadora usa um olho inspirado em insetos

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Para permanecerem de pé, as criaturas vivas confiam em seus sentidos; em humanos, o equilíbrio é mantido usando uma combinação de fluidos no ouvido interno, visão e algo chamado propriocepção - o sentido do corpo de onde está no espaço. É um sistema bem ajustado - e, como muitos sistemas biológicos, difícil de replicar em robôs.

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Em vez disso, os robôs usam uma tecnologia chamada acelerômetro. Isso depende da força da gravidade para dizer à máquina onde o centro da Terra está em relação à sua própria posição; ele está na vertical quando seu lado inferior está voltado para essa direção. Dessa forma, os robôs voadores conseguem manter-se nivelados com o horizonte, por mais irregular que seja o terreno, pois não depende da topografia, que é irregular, mas da gravidade, que é uniforme.

Embora existam evidências que sugiram que insetos dependem da gravidade para orientação , também contam muito fortemente na visão . É esse sentido baseado na visão que inspirou os pesquisadores Fabien Expert e Franck Ruffier, do Institut des Sciences du Mouvement Etienne-Jules Marey, da Universidade de Aix-Marseilles, a construir um robô aéreo inspirado em abelhas.

Chamado de BeeRotor, o robô amarrado de 80 g e 47 cm de comprimento pode voar ao longo de um túnel com paredes móveis irregulares usando apenas seus sensores de fluxo óptico - medindo nem velocidade nem altitude, mas simplesmente medindo visualmente sua posição.



O fluxo óptico é muito usado por insetos voadores. À medida que algo se move pela paisagem, a área em frente ao objeto em movimento permanece bastante estável; mas, para ambos os lados, passa cada vez mais rápido, atingindo uma velocidade máxima quando perpendicular à trajetória do objeto.

Para replicar a capacidade dos insetos de usar o fluxo óptico, os pesquisadores equiparam o BeeRotor com 24 fotodiodos (pixels) distribuídos na parte superior e inferior do olho, que por sua vez permitem que o robô detecte contrastes e movimento no ambiente ao seu redor. Quando a velocidade na qual uma característica do cenário se move de um pixel para outro aumenta, o robô é capaz de determinar que sua velocidade está aumentando ou sua distância daquela característica está diminuindo.

Animais na tecnologia

Três loops de feedback fazem uso dos dados dos sensores ópticos para orientar o robô. O primeiro altera a altitude do robô em resposta aos dados visuais para que ele siga o piso ou o teto do túnel. O segundo loop controla a velocidade do robô em resposta ao tamanho do túnel. O terceiro estabiliza o 'olho' em resposta à inclinação, para que tenha sempre o melhor campo de visão possível, evitando obstáculos em declive acentuado sem acelerômetro.

Como visto no vídeo abaixo, o robô conseguiu navegar com sucesso em um túnel com paredes móveis, evitando obstáculos.

O sucesso do experimento, acreditam os pesquisadores, apresenta uma hipótese plausível que explica como os insetos podem se orientar sem qualquer senso de gravidade - usando um ciclo de feedback semelhante ao empregado pelo BeeRotor.

Embora seja mais provável que, como outros animais, os insetos usem uma combinação de sentidos para determinar a orientação, a pesquisa também demonstra um novo método de orientação que poderia atuar como um sistema leve à prova de falhas ou complementar ao acelerômetro.

O estudo completo, 'Voando sobre terrenos em movimento irregulares com base em pistas de fluxo óptico sem necessidade de quadros de referência ou acelerômetros', pode ser encontrado online na revista Bioinspiration & Biomimetics .

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